mecanica de fluidos

CAPITULO 1 (Cont.)
Propiedades Relacionada con el Flujo de
Calor
• Calor Específco (c)
Capacidad de una sustancia para almacenar
energía térmica. Se mide como la cantidad de
energía térmica que necesita una unidad de
masa para aumentar su temperatura en 1°C.

Para los gases el calor específico (c) depende
del proceso.
– Si el volumen específico (=1/) permanece
constante al cambiarla temperatura, entonces c
= c.
– Si la presión se mantiene constante, entonces
c = cp.(Ver tabla)
– La razón c/cp está dada por el símbolo k (ver
tabla)

Propiedades Relacionada con el Flujo de Calor
(cont.)
• Energía Interna Específica ()
Energía de una sustancia debida a su
actividad molecular, se expresa como energía
por unidad de masa (J/kg).

VISCOSIDAD
• Es la propiedadde un fluido que le permite oponer
resistencia a un esfuerzo cortante.
• Los fluidos muy viscosos poseen alta resistencia al
corte y por eso fluyen lento.
• Ecuación de la viscosidad:
τ = μ (v/e), τ = F/A
donde “μ” es el coeficiente de viscosidad “ v” es la
velocidad y “e” el espesor donde se desplaza el
fluido.

• Viscosidad Absoluta o Dinámica ()
SI= se miden en poises.
1 poise =0.1 N*seg/m2
Sistema inglés = se miden en lbf*seg/pie2
• Viscosidad Cinemática ()
 = /
Se mide en m2/seg, o en ft2/seg
Consultar tablas

Cálculo de 
• Gases: /o = (T/To)3/2(To+S)/(T+S)
donde o es una viscosidad a una temperatura To,
S es la constante de Sutherland (ver tabla A-2).
Las temperaturas son absolutas.
• Líquidos:  = Ceb/t
C y b son constantes que se determinan apartir de
viscosidades a dos temperaturas diferentes y la
ecuación se utiliza para determinar una tercera
viscosidad.

Ejemplos
La viscosidad absoluta del amoniaco a 68°F
es de 2.07 x 10-7 lbf*s/ft2 y a 392 °F es de
3.46 x 10-7 lbf*s/ft2 . Proporcionar la
constante de Sutherland para el
amoniaco.
/o = (T/To)3/2(To+S)/(T+S)
2.07/3.46 = ((68+460)/(392+460))3/2(852+S)/(528+S)
S = 903 °RTabla

2.21 La viscosidad dinámica del nitrógeno a

59°F es de 3.59 x 10-7 lbf*s/ft2 Usando la
ecuación de Sutherland encuentre la
viscosidad dinámica a 200°F.
/3.59 x 10-7 = (660/519)3/2(519+192)/(660+192)

 = 4.30 x 10-7 lbf*s/ft2

2.41 Entre el disco y la base hay aceite.
a) Si el disco gira a 1 rad/s ¿Cuál será la razón entre
el esfuerzo cortante del aceite en r = 2cm yel
esfuerzo cuando r = 3cm?
b) Si la velocidad de rotación es 2 rad/s ¿Cuál es la
velocidad del aceite en r = 3 cm?
c) Si la viscosidad del aceite es 0.01 N*seg/m2 y la
separación “y” es de 2mm, ¿Cuál es el esfuerzo
cortante para las condiciones del inciso b?

 = μ (v/y) = r/y
a) 2/3 = (μ*1*2/y)/(μ*1*3/y) =2/3 = 0.667
b) V = t = 2 x 0.03 = 0.06 m/s
c)  = μ (v/y) = 0.01 x0.06/0.002 = 0.30 N/m2.

ELASTICIDAD
Se le conoce como compresibilidad. Se
refiere a la cantidad de deformación
(expansión o contracción) para cierto
cambio de presión.

Elasticidad
• Líquidos: E = -dP/(dV/V),
donde dP = cambio de presión,
dV = cambio de volumen y
E = es el módulo de elasticiad
volumétrico.
Si la presión aumenta (+dP), el volumen
disminuye (-dV) y viceversa, por eso Esiempre es positivo.

Elasticidad
También: E = dP/(d/),
donde dP = cambio de presión,
d = cambio de densidad y
E = es el módulo de elasticiad
volumétrico.
Si la presión aumenta (+dP), la densidad
aumenta también (+d) y viceversa, por eso E
siempre es positivo.

Elasticidad
• Gases: E  P = kP
-Proceso Isotérmico (T cte.): k = 1
E = P = RT
P1V1 = P2V2
-ProcesoAdiabático (T cambia):
E = kP, donde k = Cp/C
P1V1k = P2V2k
T2/T1 = (P2/P1)(k-1)/k

Ejemplo de Elasticidad
A una gran profundidad en el oceano, el cambio
de presión es 1MPa, En qué porcentaje variará
un volumen de 1m3 de agua? E = 2.2 GPa
para el agua.
E = -dP/(dV/V)
2.2 x 109 = -(1 x 106)/(dV/1)
dV = -0.00045 m3
dV/V = -0.00045/1 = -0.00045
% = -0.00045*100 = -0.045 %

Tensión...